1、对缩减后的岩矿心开展数字化工作的方法和意义宋葛玉(山东省地质矿产勘查开发局第七地质大队 山东 临沂 2 7 6 0 0 6)作者简介宋葛玉(1 9 7 8年),祖籍江苏睢宁,青岛理工大学,地质工程专业,目前就职于山东省第七地质矿产勘查院,工程师,从事地球物理勘查与遥感工作。摘 要 目前全国岩心数字化工作已经从最初的探索、尝试,逐步走上正轨,岩心数字化仪器、软件、互联网应用等进一步系统化和多样化。当前岩心数字化工作通常只是针对保存岩心比较完整的、比较有意义的钻孔开展工作,对在勘查施工中形成的大量的经过缩减处理的岩矿心,还未曾开展数字化工作。本文通过对入库的山东省某矿区经过缩减处理后留存的岩矿心开
2、展上表面二维图像扫描工作,阐述对这类岩矿心进行数字化工作的方法和流程。文章认为,对这类岩矿心进行数字化工作所获得的成果,可在实物地质资料再次利用中提供更多的数据支撑,提高拓展实物地质资料数字化的社会公益服务功能。关键词 缩减岩矿心;岩心扫描;岩心数字化 引言在地质勘查工作开展过程中,经过物化探地质工作后,通常需要施工一系列的钻孔来控制目标地质体的长度、宽度、埋深等产状要素。这些钻孔数量多且钻孔的地层、构造、岩性变化比较有规律。钻探工作完成后会产生大量的岩心,在经过编录、测井等工作后,这些岩心的搬运、存储问题在项目后期会尤为突出。此时会依据 地质钻探岩心管理通则 的规定进行岩矿心缩减工作1。岩矿
3、心缩减的原则为留存适度、处理慎重和经济合理。岩矿心缩减必须对岩矿心实物资料进行了充分研究和利用之后,在勘查工作的后期开展。每个矿区保留一定量有代表性的控制钻孔,可选择12个最有代表性的钻孔和在地质构造等方面具有重要意义的孔,上述钻孔的岩矿心全孔保留,其余钻孔的岩矿心在确认无遗留问题后可按规定缩减后保存。岩心应按照岩性分层缩减,每层选留有代表性的岩心标本13块。留存的岩矿心应编号,并填写岩心缩减登记表。必要时可附加有关图件表示岩矿心缩减的具体层段1。油气勘查中各类性质的深井岩心原则上不进行编减2。因本文主要讨论对象为固体矿产勘查类岩心,所以不涉及此类油气岩心的工作。目前,实物地质资料的管理工作,
4、大部分是面对岩心类地质资料,经过几十年的积累,各个地勘单位、矿山单位和实物资料库中存放了大量的岩心3,其中也包括经过缩减的岩心,这类岩心和其他非缩减岩心一般以项目为单位集中存放。但存放条件不容乐观,因库房和设施以及经费、人员投入不足的原因导致岩心存储条件差,导致岩心箱破损、岩心缺失等现象时有发生3。随着各个省区的实物地质资料库房建设,实物地质资料数字化工作正在全国范围内稳步开展,面对这部分经过缩减的岩矿心,如果只是简单的整理、登记后保管,会导致岩心数字化资料的空缺,需要在岩心数字化处理中认真对待,将这些不可再生的,封尘在角落里的宝贵资料开展必要的数字化扫描工作,更好利用它们的剩余价值。1.工作
5、思路及方法本文根据实物地质资料数字化项目中对入库的山东省某矿区岩心进行上表面二维图像扫描工作总结的一系列工作方法来阐述。2 0 2 0年入库山东某矿区铁矿调查项目实物地质资料岩心2 7孔,其中完整保留岩矿心的钻孔1孔,其余2 6孔的岩心均进行了缩减工作。经统计共入库岩心2 8 5 1.4 4 m,其中1孔完整孔岩心长度1 0 1 0.5 3 m,其余钻孔经过缩减后的岩心长度合计1 8 4 0.9 1 m(未包含留存的标本长度)。表1钻孔缩减长度统计表序号钻孔编号终孔深度(m)入库岩心长度(m)1Z K 0 4 0 51 2 0 3.5 31 0 1 0.5 32Z K 0 0 0 11 2 1
6、 8.7 73 6.2 33Z K 0 7 0 21 2 9 7.6 01 9.1 74Z K 0 0 0 51 0 7 4.1 57 4.9 55Z K 0 0 0 61 3 2 0.1 61 1 3.3 66Z K 0 8 0 31 1 3 2.5 43 6.3 07Z K 0 3 0 31 0 3 5.5 04 6.0 58Z K 1 2 0 31 2 2 2.7 71 0 9.9 59Z K 0 4 0 31 2 9 0.9 67 8.0 21 0Z K 0 4 0 41 3 3 7.4 46 1.1 12 7Z K 2 2 0 41 0 1 5.5 53 9.3 5合计2 9 2 8
7、 8.3 82 8 5 1.4 4 经过查阅矿区地质报告和资料后认为,矿区面积361 资源综合DOI:10.16631/15-1331/p.2022.06.062不大,钻孔位置分布合理,已经较好的控制了深部矿体的埋深、厚度、走向等产状。且矿区内的岩性变化比较有规律,钻孔都经过了系统的测井工作,因此在工作后期根据 岩矿心管理通则 对钻孔进行了分类,将其中一个具有典型代表意义的钻孔岩心全孔保留,其余钻孔根据岩层层序进行缩减。在非矿层进尺深度,每一层不同岩性的岩心保留一块标本,并在岩心标本上标记层序并附岩心分层标签。在见矿段,则保留矿体顶、底板上下约1 0 m左右的围岩,以便以后可以继续研究矿体和围
8、岩之间的关系。在进行岩心表面二维图像数字化工作过程中,如果对进行过缩减工作的钻孔只扫描其中未缩减的部分,则整个钻孔综合柱状图成图后显得不完整。但是目前尚无对这类岩心进行数字化的工作方法,因此在工作开展的过程中,在岩心数字化工作流程的基础上,总结出一套对缩减处理后的岩心开展数字化的工作方法。图1 岩心数字化工作总体流程图1.1岩心资料核对工作开始前,首先要对入库岩心进行资料核对,对入库岩心原始状态拍照留存。根据原始照片可得知,缩减岩心标本入库时岩心标本已经标记上层序和附着分层标签,处理岩心前需要查看钻探班报并核对钻孔柱状图,查看岩心标本、岩层层序标签、缩减登记表和钻孔柱状图四方面的资料是否一致,
9、包含层序、岩石名称、起止孔深、进尺、岩心长度、分层采取率等资料,如发现有不一致的现象时应联系资料来源单位查找原因。图2 入库的缩减矿心原始保存状态1.2岩心整理、清洁留存标本资料核对完毕后,根据标本实际情况,选择合适的方法进行必要的清洁去尘工作,剥去附着在标本上的层序标签并清理掉残余不干胶等胶粘物,直至不影响展示岩心表面细节为止。同时将剥离的原始层序标签留存,直至岩心扫描完毕后放在对应的岩心旁边。如果原始层序标签破损或者模糊不清,应根据钻孔柱状图、岩矿心缩减表等资料制作新的层序标签。新的层序标签应采用激光打印机打印并覆膜,以便长期保存2。图3 岩矿心分层签对缩减岩心标本进行清洁的同时,应根据原
10、岩心箱破损程度以及是否符合入库岩心箱尺寸要求来决定是否更换新岩心箱。本次工作因入库原岩心箱尺寸与入库上架存放尺寸规格要求不一致,且因原保管单位保管不当导致岩心箱破损老化和虫蛀、腐烂,无法再次利用,所以对所有入库岩心箱进行更换3。一般在清洁工作完成后即可将岩心移入新岩心箱,要求岩心摆放有序、信息准确。1.3白光平动扫描对岩心标本开展数字化扫描时,使用的扫描仪和处理软件均为四川大学研发,扫描仪为C I S S-V型,裁剪软件为“C o r e C u t_V i e w 1”,扫描方法为白光平动扫描,主要目的为获取岩心上表面的二维图像。图像采集前,要对扫描仪的参数进行动态校正和调试,以便发挥仪器的
11、最佳性能,获得高清晰度、高色彩还原、高分辨率的岩心图像4。仪器对焦可选择根据焦距标尺手动调整或者使用仪器自动对焦功能进行对焦。如果是圆柱形岩心,对焦点选择岩心上表面最高点位置;如果是取过样的岩心,则选择劈心面比较平整的位置进行对焦。在扫描参数 设置界面选 择“白光 平动”扫 描,扫 描 宽 度2 7 c m,长 度 应 大 于 岩 心 箱 外 廓 长 度,本 次 选 择1 0 0 c m,分辨率为4 0 0 d p i5。需要注意的是,应根据岩心标本的直径来选择相对应的焦距,尽可能将相同直径的标本放在一个批次里扫描,不同直径的标本或者有取样后的岩心应根据焦距的不同分别扫描。摆放岩心时应将有地层
12、层序标记的一面向上或者在旁边另作标记,以便后期进行处理时准确区分和辨别。461不同颜色的岩心标本对可见光的反射率也不尽相同,如果采用同一补光参数进行扫描,会导致扫描获得的图像有的标本过亮(过曝),有的标本过暗(欠曝),所以应将较暗色系的标本一起扫描,将反射率较强的标本一起扫描,并随时根据扫描获得的图像质量调整光圈、补光灯亮度等参数,保证扫描得到的图像清晰。图4 岩心标本扫描效果图本矿区的见矿段岩心大部分进行劈心取样后留存,同时保留的还有见矿段的上顶板和下低板围岩若干米,这也是研究矿体和围岩的关系和相应地质构造的宝贵资料。对于取样的岩心段,因人工取样导致岩心破碎,要根据钻探班报上面的岩心回次进尺
13、数据和采取率,尽量还原岩心的原始长度状态,避免整理时人为压缩或者伸长岩心,如有因取样等原因导致的明显岩心缺失,应在扫描时放入“缺失”标志牌加以辨别,并在“岩心整理表”备注。1.4岩心图片裁剪一个钻孔的岩心全部扫描完毕后可对照岩矿心缩减表和岩心整理表2等资料进行裁剪工作,裁剪软件采用经过改进后的“C o r e C u t_V i e w 1”软件。当我们在裁剪界面点击裁剪图标后,框选某个层序的岩心并双击后出现参数输入界面。图5 缩减岩心标本裁剪界面图6 岩心标本参数输入界面因缩减岩心每块标本所代表的岩心长度一般都在十几米甚至几十米,包含在内的回次数也较多,裁剪后文件名命名规则与非缩减岩心的命名
14、规则必然不同。以已有参数输入规则为参照,裁剪后生成的文件名 以 标 本 所 在 的 层 序 代 替 回 次 数 编 号,例 如“HC 4 0-1”,表示此标本为第4 0层的第1块岩心,如有同一岩层的第2块、第3块标本,则以“HC 4 0-2”、“HC 4 0-3”依次命名。进尺起始位置和进尺终止位置参考钻孔柱状图、缩减登记表和层序标签等资料填写本层进尺起始、终止深度。图像起始深度和终止深度为裁剪软件自动计算的标本实际长度,以标本代表岩层的最上端起始,不需要修改,点击确定后裁剪图像和数据自动保存,至此一个岩心标本裁剪工作完成。重复以上工作程序至所有标本裁剪工作完成,形成一系列J P G格式的图像
15、文件和相同文件名的T X T格式文本文件,图像文件为裁剪的岩心标本图像,文本文件为输入的起止深度等数据。其中文件名“HC”后面的数字即为岩心标本所在的层序序号,如果序号和同一钻孔中的其他岩心回次数有冲突,裁剪软件会提示是否覆盖相同文件名的文件,此时应按照方便可行的原则更改缩减岩心标本的岩心块数序号并做记录和说明(在成图时不影响按照深度分层的地层序列)。整个钻孔裁剪时,在留存标本的深度范围按照以上方法裁剪,在深度进入未缩减的连续岩心段时则按照正常工作方法裁剪5。本矿区一个钻孔通常有若干缩减岩心段和若干非缩减的连续岩心段交替出现,需要分别按照各自的方法裁剪。需要注意的是,在缩减岩心段和非缩减岩心段
16、衔接的位置,连续岩心的留存起始位置通常不是在岩层分界线开始,需要根据回次进尺数据和实际岩心留存长度反推连续岩心起始深度,应结合缩减登记表、岩心整理表、柱状图等资料做好两类岩心首尾衔接工作,此时的岩心参数输入界面的进尺起始、终止深度应及时调整,具体为:本段最后一块缩减岩心标本的进尺终止位置,等于下一段连续岩心的进尺起始位置;本段连续岩心进尺终止位置,等于下一段缩减岩心标本的进尺起始位置。此时输入的进尺深度数据,只是在生成柱状图时用来首尾衔接裁剪生成的岩心图像,和成图后划分岩层深度的数据并无冲突,两者关系需要仔细区分。图7 裁剪完成后的文件列表561 资源综合图8 进尺参数的输入1.5生成综合柱状图裁剪完成后可利用“岩心图文管理系统”生成综合柱状图。在岩性输入过程中,在输入界面增加一列“层号”序列,输入的数字即代表岩心标本的所在层序号,与钻孔柱状图中岩性分层层序相同,起止深度即为岩心标本所代表的层号的实际进尺起止深度。岩石名称以及岩性描述可手动添加输入或者形成“岩心图文管理系统”规定格式的表格,然后使用系统自动导入功能导入。图9 柱状图查看界面根据柱状图查看界面浏览可得,缩减岩矿心的标本图